Trovato il fermione di Majorana, la particella bisex
Per trovare il bosone di Higgs ci sono voluti oltre quarant’anni. Ma il fermione di Majorana ha saputo essere ancora più invisibile. La bizzarra particella teorizzata dal geniale (e sfortunato) fisico catanese è rimasta nascosta per la bellezza di settantasette anni. Ci sono voluti gli sforzi di un’équipe di scienziati di Princeton e della University of Texas-Austin e un microscopio alto quanto un palazzo di due piani per scovarla.
Ettore Majorana predisse l’esistenza di un fermione ( particelle con spin semi-intero come elettrone, neutrone e protone) che fosse contemporaneamente materia e antimateria. Nei primi anni di sviluppo della teoria quantistica, i fisici si resero conto che le equazioni che avevano messo a punto per descrivere i fenomeni su scala microscopica implicavano l’esistenza di una controparte – l’antimateria, per l’appunto – per ogni particella nota. All’elettrone, per esempio, doveva corrispondere un antielettrone (poi chiamato positrone) di massa uguale e carica opposta. Molte di queste particelle sono state effettivamente osservate; ma il fermione di Majorana (gli altri fermioni bisex sono denominati fermioni di Dirac), di carica neutra, antiparticella di se stessa, mancava ancora all’appello. Almeno fino a oggi.
Oltre alle sue implicazioni per la fisica fondamentale (e per magnificare, nel caso ce ne fosse ancora bisogno, il gigante che fu Majorana), la scoperta apre nuove possibilità per lo sviluppo di computer quantistici. Il problema principale dell’informatica quantistica sta nel fatto che le particelle microscopiche tendono di solito a interagire con il mondo circostante, perdendo le bizzarre proprietà che le caratterizzano e che rendono possibile la memorizzazione di informazioni (i cosiddetti qubit, ovvero quantum bit). I fermioni di Majorana, invece, sono estremamente solitari. Come abbiamo visto, non hanno carica elettrica e interagiscono molto debolmente con quel che li circonda: secondo gli scienziati, dunque, si presterebbero molto bene a codificare informazioni quantistiche.
Resta ancora in discussione il problema del neutrino: il neutrino è un fermione di Majorana o di Dirac? Coincide cioè o no con la propria antiparticella (l’antineutrino)? Non è una domanda banale perché, se il neutrino fosse una particella di Majorana, avrebbe massa a riposo diversa da zero e potrebbe quindi spiegare la massa mancante dell’universo, essere cioè il costituente principale della materia oscura.
A proposito di Majorana.
Enrico Fermi, di cui Ettore Majorana era stato allievo, affermava che al mondo esistono molti scienziati che per tutta la vita si impegnano con passione e competenza nel loro lavoro senza però ottenere mai nulla di interessante; pochi altri invece arrivano a scoperte di grande importanza e fondamentali per lo sviluppo della scienza (e fra questi probabilmente poneva anche sé stesso). Infine, concludeva, ci sono i geni eccezionali come Galileo e Newton: Majorana era uno di quelli.
